KR20220156940A - 레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및 웨이퍼 - Google Patents

Abstract

레이저 가공 장치는 지지부와 조사부와 제어부를 구비한다. 조사부는 레이저광의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하는 성형부를 가진다. 제어부는 Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을, 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하는 결정부와, 라인을 따라서, 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 개질 영역을 형성시키고, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공 제어부와, 가공 제어부에 의해서 개질 영역을 형성시키는 경우에, 결정부에서 결정한 소정 방향으로 되도록 길이 방향의 방향을 조정하는 조정부를 가진다.

Description

레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및 웨이퍼

본 개시는 레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및 웨이퍼에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 워크를 유지하는 유지 기구와, 유지 기구에 유지된 워크에 레이저광을 조사하는 레이저 조사 기구를 구비하는 레이저 가공 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치에서는, 집광 렌즈를 가지는 레이저 조사 기구가 기대(基台)에 대해서 고정되어 있고, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따른 워크의 이동이 유지 기구에 의해서 실시된다.

일본 특허 제5456510호 공보

그런데, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 대상물의 유효 영역의 외측 가장자리 부분을, 제거 영역으로서 제거하는 트리밍 가공이 실시된다. 트리밍 가공에서는, 대상물로부터 그 외측 가장자리 부분을 제거하기 위해서, 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서, 레이저광의 집광 영역의 일부(예를 들면 집광점)를 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 해당 라인을 따라서 개질 영역을 형성한다. 여기서, 대상물이 Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 경우, 트리밍 가공의 결과, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에, 라인을 따라서 조사 자국이 생기는 경우가 있다. 이 경우, 대상물의 유효 영역에 조사 자국이 미치는 악영향을 억제하는 것이 요망된다.

그래서, 본 개시는, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에 있어서, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및, 조사 자국의 악영향이 억제된 웨이퍼를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 지지부에 의해서 지지된 대상물에 레이저광을 조사하는 조사부와, 지지부 및 조사부를 제어하는 제어부를 구비하고, 조사부는 레이저광의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하는 성형부를 가지고, 제어부는 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을, 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하는 결정부와, 라인을 따라서, 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 개질 영역을 형성시키고, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공 제어부와, 가공 제어부에 의해서 개질 영역을 형성시키는 경우에, 결정부에서 결정한 소정 방향으로 되도록 길이 방향의 방향을 조정하는 조정부를 가진다.

이 레이저 가공 장치에서는, 레이저광의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 집광 영역의 일부의 형상(이하, 「빔 형상」이라고도 칭함)이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하고, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 발생하는 조사 자국의 형상도, 빔 형상과 마찬가지의 길이 방향을 가지는 형상으로 한다. 그리고, 집광 영역의 일부의 이동 방향(이하, 「가공 진행 방향」이라고도 칭함)과 빔 형상의 길이 방향과의 사이의 각도를 45°보다도 작은 각도로 하여 빔 형상의 길이 방향을 가공 진행 방향을 따르게 하고, 조사 자국의 길이 방향도 가공 진행 방향을 따르게 한다. 이것에 의해, 조사 자국의 길이 방향이 가공 진행 방향과 직교하는 경우에 비해, 조사 자국이 유효 영역의 내측으로 들어가는 정도를 적게 할 수 있다. 따라서, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에 있어서, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 가공 제어부는, 라인의 일부를 따라서, 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 이르도록, 해당 개질 영역을 형성시켜도 된다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에, 라인을 따라서 해당 대상물을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 가공 제어부는, 라인을 따라서, 대상물의 두께 방향으로 복수 열의 개질 영역을, 두께 방향에 있어서 대상물의 전역을 해당 개질 영역이 차지하도록 형성시켜도 된다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에, 라인을 따라서 해당 대상물을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 가공 제어부는, 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 대상물에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 해당 개질 영역을 형성시켜도 된다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에, 라인을 따라서 해당 대상물을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 대상물은, 갈륨 비소를 포함하고 있어도 된다. 대상물이 갈륨 비소를 포함하는 경우, 트리밍 가공의 결과, 대상물의 반대면에 조사 자국이 발생할 수 있기 때문에, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 상기 효과는 유효하다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 성형부는, 공간 광 변조기를 포함하고, 조정부는, 공간 광 변조기를 제어하는 것에 의해, 길이 방향의 방향을 조정해도 된다. 이것에 의해, 빔 형상의 길이 방향의 방향을 확실하게 조정할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 레이저광의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하는 성형 공정과, 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을, 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하는 결정 공정과, 라인을 따라서, 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 개질 영역을 형성하고, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공 공정과, 가공 공정에 의해서 개질 영역을 형성하는 경우에, 결정 공정에서 결정한 소정 방향으로 되도록 길이 방향의 방향을 조정하는 조정 공정을 구비한다.

이 레이저 가공 방법에서는, 빔 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하고, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 발생하는 조사 자국의 형상도, 빔 형상과 마찬가지의 길이 방향을 가지는 형상으로 한다. 그리고, 가공 진행 방향과 빔 형상의 길이 방향과의 사이의 각도를 45°보다도 작은 각도로 하여 빔 형상의 길이 방향을 가공 진행 방향을 따르게 하고, 조사 자국의 길이 방향도 가공 진행 방향을 따르게 한다. 이것에 의해, 조사 자국의 길이 방향이 가공 진행 방향과 직교하는 경우에 비해, 조사 자국이 유효 영역의 내측으로 들어가는 정도를 적게 할 수 있다. 따라서, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에 있어서, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 공정에서는, 라인의 일부를 따라서, 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 이르도록, 해당 개질 영역을 형성해도 된다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에, 라인을 따라서 해당 대상물을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 가공 공정 후, 반대면에 이르는 균열을 경계로 하여 대상물이 벌어지도록 대상물에 응력을 인가하여, 라인을 따라서 대상물을 절단하는 절단 공정을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 라인을 따른 대상물의 절단을 구체적으로 실현할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 공정에서는, 라인을 따라서, 대상물의 두께 방향으로 복수 열의 개질 영역을, 두께 방향에 있어서 대상물의 전역을 해당 개질 영역이 차지하도록 형성해도 된다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에, 라인을 따라서 해당 대상물을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 공정에서는, 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 대상물에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 해당 개질 영역을 형성해도 된다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에, 라인을 따라서 해당 대상물을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 대상물은, 갈륨 비소를 포함하고 있어도 된다. 대상물이 갈륨 비소를 포함하는 경우, 트리밍 가공의 결과, 대상물의 반대면에 조사 자국이 발생할 수 있기 때문에, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 상기 효과는 유효하다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 지지부에 의해서 지지된 대상물에 레이저광을 조사하는 조사부와, 지지부 및 조사부를 제어하여, 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 개질 영역을 형성시키고, 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공부를 구비하고, 가공부는, 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을, 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하고, 결정한 소정 방향으로 되도록 길이 방향의 방향을 조정한다.

이 레이저 가공 장치에 있어서도, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에 있어서, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 개시의 일 측면에 따른 웨이퍼는, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 판 모양의 웨이퍼로서, 제1 면과, 제1 면과는 반대측인 제2 면을 가지고, 두께 방향에서 볼 때, 제2 면에는, 길이 방향을 가지는 형상의 일부분으로서 제2 면의 외측 가장자리와 중첩되는 형상의 조사 자국이, 외측 가장자리를 따라서 복수 형성되고, 두께 방향에서 볼 때, 길이 방향의 방향은, 외측 가장자리의 접선 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향이다. 이와 같이, 본 개시의 일 측면에 의하면, 조사 자국의 악영향이 억제된 웨이퍼를 제공하는 것이 가능하게 된다.

본 개시에 의하면, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물을 트리밍 가공하는 경우에 있어서, 해당 대상물에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치, 레이저 가공 방법 및, 조사 자국의 악영향이 억제된 웨이퍼를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 실시 형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내지는 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타내지는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 헤드의 정면도이다.
도 4는 도 3에 나타내지는 레이저 가공 헤드의 측면도이다.
도 5는 도 3에 나타내지는 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 6은 변형예의 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 7은 변형예의 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 8은 변형예의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 10의 (a)는, 대상물의 예를 나타내는 평면도이다. 도 10의 (b)는, 도 10의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 11의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 트리밍 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이다. 도 11의 (b)는, 도 11의 (a)에 계속하여 나타내는 대상물의 평면도이다. (c)는, 도 11의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 12의 (a)는, 도 11의 (b)에 계속하여 나타내는 대상물의 측면도이다. 도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 계속하여 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 13의 (a)는, 도 12의 (b)에 계속하여 나타내는 대상물의 평면도이다. 도 13의 (b)는, 도 13의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이다. 도 13의 (c)는, 제1 실시 형태에 따른 연마 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이다.
도 14는 실시 형태에 따른 트리밍 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이다.
도 15의 (a)는, 결정부에서 결정하는 소정 방향을 설명하는 도면이다. 도 15의 (b)는, 결정부에서 결정하는 소정 방향을 설명하는 도면이다. 도 15의 (c)는, 결정부에서 결정하는 소정 방향을 설명하는 도면이다.
도 16은 절단 공정을 설명하는 도면이다.
도 17은 조사 자국의 형상과 데미지 억제의 효과와 절단 가부와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은 빔 각도마다의 조사 자국 및 단면 상태의 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 빔 각도마다의 조사 자국 및 단면 상태의 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 빔 각도마다의 조사 자국 및 단면 상태의 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 빔 각도마다의 조사 자국 및 단면 상태의 예를 나타내는 도면이다.
도 22의 (a)는, 빔 형상 및 전면 개질과 절단 가부와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 22의 (b)는, 빔 형상 및 전면 개질과 절단 가부와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 23은 빔 형상 및 전면 개질과 절단 가부와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 24는 실시 형태에 따른 웨이퍼의 표면을 확대하여 나타내는 평면도이다.

이하, 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.

먼저, 레이저 가공 장치의 기본적인 구성, 작용, 효과 및 변형예에 대해서 설명한다.

[레이저 가공 장치의 구성]

도 1에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는 복수의 이동 기구(5, 6)와, 지지부(7)와, 한 쌍의 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드, 제2 레이저 가공 헤드)(10A, 10B)와, 광원 유닛(8)과, 제어부(9)를 구비하고 있다. 이하, 제1 방향을 X방향, 제1 방향과 수직인 제2 방향을 Y방향, 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 제3 방향을 Z방향이라고 한다. 본 실시 형태에서는, X방향 및 Y방향은 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다.

이동 기구(5)는 고정부(51)와, 이동부(53)와, 장착부(55)를 가지고 있다. 고정부(51)는 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 이동부(53)는 고정부(51)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(55)는 이동부(53)에 마련된 레일에 장착되어 있고, X방향을 따라서 이동할 수 있다.

이동 기구(6)는 고정부(61)와, 한 쌍의 이동부(제1 이동부, 제2 이동부)(63, 64)와, 한 쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)(65, 66)를 가지고 있다. 고정부(61)는 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 한 쌍의 이동부(63, 64) 각각은, 고정부(61)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(65)는 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(66)는 이동부(64)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 즉, 장치 프레임(1a)에 대해서는, 한 쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라서 이동할 수 있다. 이동부(63, 64) 각각은, 제1 및 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 각각 구성한다. 장착부(65, 66) 각각은, 제1 및 제2 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 각각 구성한다.

지지부(7)는 이동 기구(5)의 장착부(55)에 마련된 회전축에 장착되어 있고, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 지지부(7)는 X방향 및 Y방향 각각을 따라서 이동할 수 있고, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 지지부(7)는 대상물(100)을 지지한다. 대상물(100)은, 예를 들면, 웨이퍼이다.

도 1 및 도 2에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는 이동 기구(6)의 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는 Z방향에 있어서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(L1)(「제1 레이저광(L1)」이라고도 칭함)을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)는 이동 기구(6)의 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는 Z방향에 있어서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(L2)(「제2 레이저광(L2)」이라고도 칭함)을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10A, 10B)는 조사부를 구성한다.

광원 유닛(8)은 한 쌍의 광원(81, 82)를 가지고 있다. 광원(81)은 레이저광(L1)을 출력한다. 레이저광(L1)은 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사되고, 광 파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10A)로 도광된다. 광원(82)은 레이저광(L2)을 출력한다. 레이저광(L2)은 광원(82)의 출사부(82a)로부터 출사되고, 다른 광 파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10B)로 도광된다.

제어부(9)는 레이저 가공 장치(1)의 각 부(지지부(7), 복수의 이동 기구(5, 6), 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B), 및 광원 유닛(8) 등)를 제어한다. 제어부(9)는 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(9)에서는, 메모리 등에 읽혀넣어진 소프트웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되고, 메모리 및 스토리지에 있어서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(9)는 각종 기능을 실현한다.

이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)에 의한 가공의 일례에 대해서 설명한다. 해당 가공의 일례는, 웨이퍼인 대상물(100)을 복수의 칩으로 절단하기 위해서, 격자 모양으로 설정된 복수의 라인을 따라서 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하는 예이다.

먼저, 대상물(100)을 지지하고 있는 지지부(7)가 Z방향에 있어서 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와 대향하도록, 이동 기구(5)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)에 있어서 일방향으로 연장되는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.

이어서, 일방향으로 연장되는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점(집광 영역의 일부)이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 일방향으로 연장되는 다른 라인 상에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다.

이어서, 광원(81)이 레이저광(L1)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10A)가 대상물(100)에 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 광원(82)이 레이저광(L2)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10B)가 대상물(100)에 레이저광(L2)을 조사한다. 그것과 동시에, 일방향으로 연장되는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고 또한 일방향으로 연장되는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록, 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에 있어서 일방향으로 연장되는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다.

이어서, 대상물(100)에 있어서 일방향과 직교하는 타방향으로 연장되는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.

이어서, 타방향으로 연장되는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 타방향으로 연장되는 다른 라인 상에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다.

이어서, 광원(81)이 레이저광(L1)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10A)가 대상물(100)에 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 광원(82)이 레이저광(L2)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10B)가 대상물(100)에 레이저광(L2)을 조사한다. 그것과 동시에, 타방향으로 연장되는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고 또한 타방향으로 연장되는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록, 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는 대상물(100)에 있어서 일방향과 직교하는 타방향으로 연장되는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다.

또한, 상술한 가공의 일례에서는, 광원(81)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L1)을 출력하고, 광원(82)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L2)을 출력한다. 그와 같은 레이저광이 대상물(100)의 내부에 집광되면, 레이저광의 집광점에 대응하는 부분에 있어서 레이저광이 특히 흡수되어, 대상물(100)의 내부에 개질 영역이 형성된다. 개질 영역은 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 다른 영역이다. 개질 영역으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다.

펄스 발진 방식에 의해서 출력된 레이저광이 대상물(100)에 조사되고, 대상물(100)에 설정된 라인을 따라서 레이저광의 집광점이 상대적으로 이동되면, 복수의 개질 스폿이 라인을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 하나의 개질 스폿은, 1펄스의 레이저광의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스폿의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿은, 대상물(100)에 대한 레이저광의 집광점의 상대적인 이동 속도 및 레이저광의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다. 설정되는 라인의 형상은, 격자 모양으로 한정되지 않고, 고리 모양, 직선 모양, 곡선 모양 및 이들 중 적어도 어느 것을 조합한 형상이어도 된다.

[레이저 가공 헤드의 구성]

도 3 및 도 4에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는 하우징(11)과, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)를 구비하고 있다.

하우징(11)은 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24), 그리고 제5 벽부(25) 및 제6 벽부(26)를 가지고 있다. 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22)는, X방향에 있어서 서로 대향하고 있다. 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24)는, Y방향에 있어서 서로 대향하고 있다. 제5 벽부(25) 및 제6 벽부(26)는, Z방향에 있어서 서로 대향하고 있다.

제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리는, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작다. 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 작다. 또한, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리와 동일해도 되고, 혹은, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 커도 된다.

레이저 가공 헤드(10A)에서는, 제1 벽부(21)는 이동 기구(6)의 고정부(61)측에 위치하고 있고, 제2 벽부(22)는 고정부(61)와는 반대측에 위치하고 있다. 제3 벽부(23)는 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 위치하고 있고, 제4 벽부(24)는 장착부(65)와는 반대측으로서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 있다(도 2 참조). 제5 벽부(25)는 지지부(7)와는 반대측에 위치하고 있고, 제6 벽부(26)는 지지부(7)측에 위치하고 있다.

하우징(11)은 제3 벽부(23)가 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 배치된 상태에서 하우징(11)이 장착부(65)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(65)는 베이스 플레이트(65a)와, 장착 플레이트(65b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(65a)는 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다(도 2 참조). 장착 플레이트(65b)는 베이스 플레이트(65a)에 있어서의 레이저 가공 헤드(10B)측의 단부에 세워 마련되어 있다(도 2 참조). 하우징(11)은 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(65b)에 접촉한 상태에서, 받침대(27)를 개재하여 볼트(28)가 장착 플레이트(65b)에 나사 결합됨으로써, 장착부(65)에 장착되어 있다. 받침대(27)는 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22) 각각에 마련되어 있다. 하우징(11)은 장착부(65)에 대해서 착탈 가능하다.

입사부(12)는 제5 벽부(25)에 장착되어 있다. 입사부(12)는 하우징(11) 내에 레이저광(L1)을 입사시킨다. 입사부(12)는 X방향에 있어서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에 있어서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에 있어서의 입사부(12)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에 있어서의 입사부(12)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에 있어서의 입사부(12)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에 있어서의 입사부(12)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.

입사부(12)는 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)가 접속 가능하게 되도록 구성되어 있다. 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에는, 파이버의 출사단(出射端)으로부터 출사된 레이저광(L1)을 콜리메이트하는 콜리메이터 렌즈가 마련되어 있고, 리턴광을 억제하는 아이솔레이터가 마련되어 있지 않다. 해당 아이솔레이터는 접속 단부(2a)보다도 광원(81)측인 파이버의 도중에 마련되어 있다. 이것에 의해, 접속 단부(2a)의 소형화, 나아가서는, 입사부(12)의 소형화가 도모되고 있다. 또한, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에 아이솔레이터가 마련되어 있어도 된다.

조정부(13)는 하우징(11) 내에 배치되어 있다. 조정부(13)는 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)을 조정한다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 하우징(11) 내에 마련된 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 광학 베이스(29)는 하우징(11) 내의 영역을 제3 벽부(23)측의 영역과 제4 벽부(24)측의 영역으로 구분하도록, 하우징(11)에 장착되어 있다. 광학 베이스(29)는 하우징(11)과 일체로 되어 있다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 제4 벽부(24)측에 있어서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 조정부(13)가 가지는 각 구성의 상세에 대해서는 후술한다.

집광부(14)는 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 형성된 구멍(26a)에 삽입 통과된 상태에서, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 집광부(14)는 조정부(13)에 의해서 조정된 레이저광(L1)을 집광하면서 하우징(11) 밖으로 출사시킨다. 집광부(14)는 X방향에 있어서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에 있어서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에 있어서의 집광부(14)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에 있어서의 집광부(14)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에 있어서의 집광부(14)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에 있어서의 집광부(14)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.

도 5에 나타내지는 바와 같이, 조정부(13)는 어테뉴에이터(attenuator; 31)와, 빔 익스팬더(beam expander; 32)와, 미러(33)를 가지고 있다. 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제1 직선)(A1) 상에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)는, 직선(A1) 상에 있어서, 입사부(12)와 미러(33)와의 사이에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31)는 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)의 출력을 조정한다. 빔 익스팬더(32)는 어테뉴에이터(31)에서 출력이 조정된 레이저광(L1)의 지름을 확대한다. 미러(33)는 빔 익스팬더(32)에서 지름이 확대된 레이저광(L1)을 반사한다.

조정부(13)는 반사형 공간 광 변조기(34)와, 결상 광학계(35)를 더 가지고 있다. 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35), 그리고 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제2 직선)(A2) 상에 배치되어 있다. 반사형 공간 광 변조기(34)는 미러(33)에서 반사된 레이저광(L1)을 변조한다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 예를 들면, 반사형 액정(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)이다. 결상 광학계(35)는 반사형 공간 광 변조기(34)의 반사면(34a)과 집광부(14)의 입사동면(14a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 결상 광학계(35)는 3개 이상의 렌즈에 의해서 구성되어 있다.

직선(A1) 및 직선(A2)은, Y방향과 수직인 평면 상에 위치하고 있다. 직선(A1)은, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)에 위치하고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)은, 입사부(12)로부터 하우징(11) 내로 입사하여 직선(A1) 상을 진행하고, 미러(33) 및 반사형 공간 광 변조기(34)에서 순차적으로 반사된 후, 직선(A2) 상을 진행하여 집광부(14)로부터 하우징(11) 밖으로 출사한다. 또한, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열 순서는, 반대여도 된다. 또한, 어테뉴에이터(31)는 미러(33)와 반사형 공간 광 변조기(34)와의 사이에 배치되어 있어도 된다. 또한, 조정부(13)는 다른 광학 부품(예를 들면, 빔 익스팬더(32) 앞에 배치되는 스티어링 미러 등)을 가지고 있어도 된다.

레이저 가공 헤드(10A)는 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 더 구비하고 있다.

다이크로익 미러(15)는, 직선(A2) 상에 있어서, 결상 광학계(35)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 즉, 다이크로익 미러(15)는, 하우징(11) 내에 있어서, 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 다이크로익 미러(15)는 제4 벽부(24)측에 있어서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 다이크로익 미러(15)는 레이저광(L1)을 투과시킨다. 다이크로익 미러(15)는 비점수차(非点收差)를 억제하는 관점에서는, 예를 들면, 큐브형, 또는, 비틀림의 관계를 가지도록 배치된 2매의 플레이트형이어도 된다.

측정부(16)는, 하우징(11) 내에 있어서, 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측(일방의 벽부측과는 반대측)에 배치되어 있다. 측정부(16)는 제4 벽부(24)측에 있어서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 측정부(16)는 대상물(100)의 표면(예를 들면, 레이저광(L1)이 입사하는 측의 표면)과 집광부(14)와의 거리를 측정하기 위한 측정광(L10)을 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)을 검출한다. 즉, 측정부(16)로부터 출력된 측정광(L10)은, 집광부(14)를 거쳐 대상물(100)의 표면에 조사되고, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)를 거쳐 측정부(16)에서 검출된다.

보다 구체적으로는, 측정부(16)로부터 출력된 측정광(L10)은, 제4 벽부(24)측에 있어서 광학 베이스(29)에 장착된 빔 스플리터(20) 및 다이크로익 미러(15)에서 순차적으로 반사되고, 집광부(14)로부터 하우징(11) 밖으로 출사한다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)로부터 하우징(11) 내로 입사하여 다이크로익 미러(15) 및 빔 스플리터(20)에서 순차적으로 반사되고, 측정부(16)에 입사하여, 측정부(16)에서 검출된다.

관찰부(17)는, 하우징(11) 내에 있어서, 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측(일방의 벽부측과는 반대측)에 배치되어 있다. 관찰부(17)는 제4 벽부(24)측에 있어서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 관찰부(17)는 대상물(100)의 표면(예를 들면, 레이저광(L1)이 입사하는 측의 표면)을 관찰하기 위한 관찰광(L20)을 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)을 검출한다. 즉, 관찰부(17)로부터 출력된 관찰광(L20)은, 집광부(14)를 거쳐 대상물(100)의 표면에 조사되고, 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)를 거쳐 관찰부(17)에서 검출된다.

보다 구체적으로는, 관찰부(17)로부터 출력된 관찰광(L20)은, 빔 스플리터(20)를 투과하여 다이크로익 미러(15)에서 반사되고, 집광부(14)로부터 하우징(11) 밖으로 출사한다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)로부터 하우징(11) 내로 입사하여 다이크로익 미러(15)에서 반사되고, 빔 스플리터(20)를 투과하여 관찰부(17)에 입사하고, 관찰부(17)에서 검출된다. 또한, 레이저광(L1), 측정광(L10) 및 관찰광(L20) 각각의 파장은, 서로 다르다(적어도 각각의 중심 파장이 서로 어긋나 있음).

구동부(18)는 제4 벽부(24)측에 있어서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 하우징(11)의 제6 벽부(26)에 장착되어 있다. 구동부(18)는, 예를 들면 압전 소자의 구동력에 의해서, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)를 Z방향을 따라서 이동시킨다.

회로부(19)는, 하우징(11) 내에 있어서, 광학 베이스(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 즉, 회로부(19)는, 하우징(11) 내에 있어서, 조정부(13), 측정부(16) 및 관찰부(17)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 회로부(19)는, 예를 들면, 복수의 회로 기판이다. 회로부(19)는 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및 반사형 공간 광 변조기(34)에 입력하는 신호를 처리한다. 회로부(19)는 측정부(16)로부터 출력된 신호에 기초하여 구동부(18)를 제어한다. 일례로서, 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 기초하여, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리가 일정하게 유지되도록(즉, 대상물(100)의 표면과 레이저광(L1)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록), 구동부(18)를 제어한다. 또한, 하우징(11)에는, 회로부(19)를 제어부(9)(도 1 참조) 등에 전기적으로 접속하기 위한 배선이 접속되는 커넥터(도시 생략)가 마련되어 있다.

레이저 가공 헤드(10B)는, 레이저 가공 헤드(10A)와 마찬가지로, 하우징(11)과, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)와, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 구비하고 있다. 다만, 레이저 가공 헤드(10B)의 각 구성은, 도 2에 나타내지는 바와 같이, 한 쌍의 장착부(65, 66) 사이의 중점을 통과하고 또한 Y방향과 수직인 가상 평면에 관하여, 레이저 가공 헤드(10A)의 각 구성과 면 대칭의 관계를 가지도록, 배치되어 있다.

예를 들면, 레이저 가공 헤드(10A)의 하우징(제1 하우징)(11)은, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 이것에 대해, 레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(제2 하우징)(11)은, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10A)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다.

레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(11)은, 제3 벽부(23)가 장착부(66)측에 배치된 상태에서 하우징(11)이 장착부(66)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(66)는 베이스 플레이트(66a)와, 장착 플레이트(66b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(66a)는 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 장착 플레이트(66b)는 베이스 플레이트(66a)에 있어서의 레이저 가공 헤드(10A)측의 단부에 세워 마련되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(11)은, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(66b)에 접촉한 상태에서, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(11)은, 장착부(66)에 대해서 착탈 가능하다.

[작용 및 효과]

레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)을 출력하는 광원이 하우징(11) 내에 마련되어 있지 않기 때문에, 하우징(11)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 하우징(11)에 있어서, 제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리가 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작고, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)가 Y방향에 있어서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성(예를 들면, 레이저 가공 헤드(10B))이 존재한다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 근접시킬 수 있다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)는 집광부(14)를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시킬 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, Y방향에 있어서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 하우징(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 회로부(19))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 집광부(14)가, X방향에 있어서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제2 벽부(22)측에 다른 구성이 존재한다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 근접시킬 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, X방향에 있어서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 하우징(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 측정부(16) 및 관찰부(17)가, 하우징(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 하우징(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있으며, 다이크로익 미러(15)가, 하우징(11) 내에 있어서 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 하우징(11) 내의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(1)에 있어서, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 기초한 가공이 가능하게 된다. 또한, 레이저 가공 장치(1)에 있어서, 대상물(100)의 표면의 관찰 결과에 기초한 가공이 가능하게 된다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 기초하여 구동부(18)를 제어한다. 이것에 의해, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 기초하여 레이저광(L1)의 집광점의 위치를 조정할 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A1)상에 배치되어 있고, 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34), 결상 광학계(35) 및 집광부(14), 그리고 집광부(14)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A2) 상에 배치되어 있다. 이것에 의해, 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32), 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지는 조정부(13)를 콤팩트하게 구성할 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 직선(A1)이, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 하우징(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 있어서, 집광부(14)를 이용한 다른 광학계(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))를 구성하는 경우에, 해당 다른 광학계의 구성의 자유도를 향상시킬 수 있다.

이상의 작용 및 효과는, 레이저 가공 헤드(10B)에 의해서도 마찬가지로 달성된다.

또한, 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10A)의 하우징(11)에 있어서 레이저 가공 헤드(10B)측으로 치우쳐 있고, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(11)에 있어서 레이저 가공 헤드(10A)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 근접시킬 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 레이저 가공 장치(1)에서는, 한 쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라서 이동한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 레이저 가공 장치(1)에서는, 지지부(7)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라서 이동하고, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.

[변형예]

예를 들어, 도 6에 나타내지는 바와 같이, 입사부(12), 조정부(13) 및 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A) 상에 배치되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 조정부(13)를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 그 경우, 조정부(13)는 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지고 있지 않아도 된다. 또한, 조정부(13)는 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지고 있어도 된다. 이것에 의하면, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지는 조정부(13)를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 또한, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열 순서는, 반대여도 된다.

또한, 하우징(11)은 제1 벽부(21), 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제5 벽부(25) 중 적어도 하나가 레이저 가공 장치(1)의 장착부(65)(또는 장착부(66))측에 배치된 상태에서 하우징(11)이 장착부(65)(또는 장착부(66))에 장착되도록, 구성되어 있으면 된다. 또한, 집광부(14)는 적어도 Y방향에 있어서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있으면 된다. 이것들에 의하면, Y방향을 따라서 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재한다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 근접시킬 수 있다. 또한, Z방향을 따라서 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 대상물(100)에 집광부(14)를 근접시킬 수 있다.

또한, 집광부(14)는, X방향에 있어서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 된다. 이것에 의하면, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제1 벽부(21)측에 다른 구성이 존재한다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 근접시킬 수 있다. 그 경우, 입사부(12)는 X방향에 있어서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 된다. 이것에 의하면, 하우징(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제2 벽부(22)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)로의 레이저광(L1)의 도광, 및 광원 유닛(8)의 출사부(82a)로부터 레이저 가공 헤드(10B)의 입사부(12)로의 레이저광(L2)의 도광 중 적어도 하나는, 미러에 의해서 실시되어도 된다. 도 7은 레이저광(L1)이 미러에 의해서 도광되는 레이저 가공 장치(1)의 일부분의 정면도이다. 도 7에 나타내지는 구성에서는, 레이저광(L1)을 반사하는 미러(3)가, Y방향에 있어서 광원 유닛(8)의 출사부(81a)와 대향하고 또한 Z방향에 있어서 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하도록, 이동 기구(6)의 이동부(63)에 장착되어 있다.

도 7에 나타내지는 구성에서는, 이동 기구(6)의 이동부(63)를 Y방향을 따라서 이동시켜도, Y방향에 있어서 미러(3)가 광원 유닛(8)의 출사부(81a)와 대향하는 상태가 유지된다. 또한, 이동 기구(6)의 장착부(65)를 Z방향을 따라서 이동시켜도, Z방향에 있어서 미러(3)가 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하는 상태가 유지된다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)의 위치에 관계없이, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)을, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에 확실하게 입사시킬 수 있다. 게다가, 광 파이버(2)에 의한 도광이 곤란한 고출력 장단(長短) 펄스 레이저 등의 광원을 이용할 수도 있다.

또한, 도 7에 나타내지는 구성에서는, 미러(3)는, 각도 조정 및 위치 조정 중 적어도 하나가 가능하게 되도록, 이동 기구(6)의 이동부(63)에 장착되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)을, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에, 보다 확실하게 입사시킬 수 있다.

또한, 광원 유닛(8)은 하나의 광원을 가지는 것이어도 된다. 그 경우, 광원 유닛(8)은 하나의 광원으로부터 출력된 레이저광의 일부를 출사부(81a)로부터 출사시키고 또한 해당 레이저광의 잔부를 출사부(82b)로부터 출사시키도록, 구성되어 있으면 된다.

또한, 레이저 가공 장치(1)는 하나의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하고 있어도 된다. 하나의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)라도, 집광부(14)의 광축에 수직인 Y방향을 따라서 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재한다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 근접시킬 수 있다. 따라서, 하나의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 의해서도, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다. 또한, 하나의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 있어서, 장착부(65)가 Z방향을 따라서 이동하면, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다. 또한, 하나의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 있어서, 지지부(7)가, X방향을 따라서 이동하고, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전하면, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 레이저 가공 장치(1)는 3개 이상의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 된다. 도 8은 2쌍의 레이저 가공 헤드를 구비하는 레이저 가공 장치(1)의 사시도이다. 도 8에 나타내지는 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 이동 기구(200, 300, 400)와, 지지부(7)와, 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와, 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D)와, 광원 유닛(도시 생략)을 구비하고 있다.

이동 기구(200)는 X방향, Y방향 및 Z방향 각각의 방향을 따라서 지지부(7)를 이동시키고, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.

이동 기구(300)는 고정부(301)와, 한 쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)(305, 306)를 가지고 있다. 고정부(301)는 장치 프레임(도시 생략)에 장착되어 있다. 한 쌍의 장착부(305, 306) 각각은, 고정부(301)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다.

이동 기구(400)는 고정부(401)와, 한 쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)(405, 406)를 가지고 있다. 고정부(401)는 장치 프레임(도시 생략)에 장착되어 있다. 한 쌍의 장착부(405, 406) 각각은, 고정부(401)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, X방향을 따라서 이동할 수 있다. 또한, 고정부(401)의 레일은, 고정부(301)의 레일과 입체적으로 교차하도록 배치되어 있다.

레이저 가공 헤드(10A)는 이동 기구(300)의 장착부(305)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에 있어서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10A)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다. 레이저 가공 헤드(10B)는 이동 기구(300)의 장착부(306)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에 있어서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다.

레이저 가공 헤드(10C)는 이동 기구(400)의 장착부(405)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10C)는, Z방향에 있어서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10C)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다. 레이저 가공 헤드(10D)는 이동 기구(400)의 장착부(406)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10D)는, Z방향에 있어서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10D)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다.

도 8에 나타내지는 레이저 가공 장치(1)에 있어서의 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성은, 도 1에 나타내지는 레이저 가공 장치(1)에 있어서의 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성과 마찬가지이다. 도 8에 나타내지는 레이저 가공 장치(1)에 있어서의 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D)의 구성은, 도 1에 나타내지는 레이저 가공 장치(1)에 있어서의 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 90°회전한 경우의 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성과 마찬가지이다.

예를 들어, 레이저 가공 헤드(10C)의 하우징(제1 하우징)(11)은, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10D)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10C)의 집광부(14)는, Y방향에 있어서 제4 벽부(24)측(즉, 레이저 가공 헤드(10D)측)으로 치우쳐 있다.

레이저 가공 헤드(10D)의 하우징(제2 하우징)(11)은, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10C)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10D)의 집광부(14)는, Y방향에 있어서 제4 벽부(24)측(즉, 레이저 가공 헤드(10C)측)으로 치우쳐 있다.

이상에 의해, 도 8에 나타내지는 레이저 가공 장치(1)에서는, 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 근접시킬 수 있다. 또한, 한 쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D) 각각을 X방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10C)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10D)의 집광부(14)를 서로 근접시킬 수 있다.

또한, 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치는, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하기 위한 것으로 한정되지 않고, 다른 레이저 가공을 실시하기 위한 것이어도 된다.

다음으로, 일 실시 형태를 설명한다. 이하, 상술한 실시 형태와 중복되는 설명은 생략한다.

도 9에 나타내지는 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)에 집광점(적어도 집광 영역의 일부)을 맞추어 제1 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물(100)에 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치(101)는 대상물(100)에 트리밍 가공을 실시하여, 반도체 디바이스를 취득(제조)한다. 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인(M3)을 따라서, 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치(101)는 스테이지(107), 제1 레이저 가공 헤드(10A), 제1 Z축 레일(106A), Y축 레일(108), 얼라이먼트 카메라(110), 그리고 제어부(9)를 구비한다.

트리밍 가공은 대상물(100)에 있어서 불요 부분을 제거하는 가공이다. 트리밍 가공은, 대상물(100)에 집광점을 맞추어 제1 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물(100)에 개질 영역(4)을 형성하는 레이저 가공 방법을 포함한다. 대상물(100)은 예를 들면 원판 모양으로 형성된 반도체 웨이퍼를 포함한다. 대상물로서는 특별히 한정되지 않고, 다양한 재료로 형성되어 있어도 되고, 다양한 형상을 나타내고 있어도 된다. 대상물(100)의 표면(100a)에는, 기능 소자(미도시)가 형성되어 있다. 기능 소자는, 예를 들면, 포토다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다.

도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 대상물(100)에는, 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)이 설정되어 있다. 유효 영역(R)은 취득하는 반도체 디바이스에 대응하는 부분이다. 여기에서의 유효 영역(R)은, 대상물(100)을 두께 방향에서 볼 때 중앙 부분을 포함하는 원판 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은 대상물(100)에 있어서의 유효 영역(R)보다도 외측의 영역이다. 제거 영역(E)은 대상물(100)에 있어서 유효 영역(R) 이외의 외측 가장자리 부분이다. 여기에서의 제거 영역(E)은, 유효 영역(R)을 둘러싸는 둥근 고리 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은 대상물(100)을 두께 방향에서 볼 때 둘레 가장자리 부분(외측 가장자리의 베벨부)을 포함한다. 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)의 설정은, 제어부(9)에 있어서 행할 수 있다. 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)은, 좌표 지정된 것이어도 된다.

스테이지(107)는 대상물(100)이 재치되는 지지부이다. 스테이지(107)는 상기 지지부(7)(도 1 참조)와 마찬가지로 구성되어 있다. 본 실시 형태의 스테이지(107)에는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저광 입사면측인 상측으로 한 상태(표면(100a)을 스테이지(107)측인 하측으로 한 상태)에서, 대상물(100)이 재치되어 있다. 스테이지(107)는 그 중심에 마련된 회전축(C)을 가진다. 회전축(C)은 Z방향을 따라서 연장되는 축이다. 스테이지(107)는 회전축(C)을 중심으로 회전 가능하다. 스테이지(107)는 모터 등의 공지된 구동 장치의 구동력에 의해 회전 구동된다.

제1 레이저 가공 헤드(10A)는 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제1 레이저광(L1)을 Z방향을 따라서 조사하여, 해당 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는 제1 Z축 레일(106A) 및 Y축 레일(108)에 장착되어 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지된 구동 장치의 구동력에 의해, 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동 가능하다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지된 구동 장치의 구동력에 의해, Y축 레일(108)을 따라서 Y방향으로 직선적으로 이동 가능하다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는 조사부를 구성한다.

제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 상술한 바와 같이, 반사형 공간 광 변조기(34)를 구비하고 있다. 반사형 공간 광 변조기(34)는 제1 레이저광(L1)의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 집광점의 형상(이하, 「빔 형상」이라고도 함)을 성형하는 성형부를 구성한다. 반사형 공간 광 변조기(34)는 빔 형상이 길이 방향을 가지도록 제1 레이저광(L1)을 성형한다. 예를 들면 반사형 공간 광 변조기(34)는, 빔 형상을 타원 형상으로 하는 변조 패턴을 액정층에 표시시킴으로써, 빔 형상을 타원 형상으로 성형한다.

빔 형상은 타원 형상으로 한정되지 않고, 장척(長尺) 형상이면 된다. 빔 형상은 편평 원 형상, 장원(長圓) 형상 또는 트랙 형상이어도 된다. 빔 형상은, 장척인 삼각형 형상, 직사각형 형상 또는 다각형 형상이어도 된다. 이와 같은 빔 형상을 실현하는 반사형 공간 광 변조기(34)의 변조 패턴은, 슬릿 패턴 및 비점 패턴 중 적어도 어느 것을 포함하고 있어도 된다. 또한, 제1 레이저광(L1)이 비점수차 등에 의해서 복수의 집광점을 가지는 경우, 복수의 집광점 중, 제1 레이저광(L1)의 광로에 있어서의 가장 상류측의 집광점의 형상이, 본 실시 형태의 빔 형상이다(그 외의 레이저광에 있어서 동일함). 길이 방향은 빔 형상에 따른 타원 형상의 장축(長軸) 방향이며, 타원 장축 방향이라고도 칭해진다. 빔 형상은 집광점의 형상으로 한정되지 않고, 집광점 부근의 형상이어도 되며, 요점은, 집광 영역(집광하는 영역)의 일부의 형상이면 된다.

예를 들어, 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역에서는, 빔 형상이 길이 방향을 가진다. 이 빔 형상의 평면 내(집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향과 일치하고 있다. 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서는, 빔 형상이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향에 대해서 수직인 길이 방향을 가진다. 이 빔 형상의 평면 내(집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향과 일치하고 있다. 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측과 그 반대면측과의 사이의 영역에서는, 빔 형상이 길이 방향을 가지지 않고 원형으로 된다. 이와 같은 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우에 있어서, 본 실시 형태가 대상으로 하는 집광 영역의 일부는, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역을 포함하고 있어도 되고, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상은, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역의 빔 형상이어도 된다.

또한, 반사형 공간 광 변조기(34)의 변조 패턴을 조정하는 것에 의해서, 길이 방향을 가지는 빔 형상의 위치를 원하는 대로 제어해도 된다. 길이 방향을 가지는 빔 형상의 위치는, 특별히 한정되지 않고, 대상물(100)의 레이저광 입사면으로부터 그 반대면까지의 사이의 어느 위치이면 된다.

또한 예를 들어, 변조 패턴의 제어 및/또는 기계식 기구에 의한 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측의 영역에서는, 빔 형상이 길이 방향을 가진다. 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서는, 빔 형상이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향과 동일한 길이 방향을 가진다. 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우, 집광점에서는, 빔 형상(71)이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향에 대해서 수직인 길이 방향을 가진다. 이와 같은 슬릿 또는 타원 광학계를 이용했을 경우에 있어서, 본 실시 형태가 대상으로 하는 집광 영역의 일부는, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측 및 그 반대측의 영역을 포함하고 있어도 되고, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상은, 집광점 부근에 있어서의 레이저광 입사면측 및 그 반대측의 영역의 빔 형상이어도 된다.

제1 레이저 가공 헤드(10A)는 측거 센서(36)를 구비하고 있다. 측거 센서(36)는 대상물(100)의 레이저광 입사면에 대해서 측거용 레이저광을 출사하고, 해당 레이저광 입사면에 의해서 반사된 측거용의 광을 검출함으로써, 대상물(100)의 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득한다. 측거 센서(36)로서는, 제1 레이저광(L1)과 다른 축의 센서인 경우, 삼각 측거 방식, 레이저 공초점 방식, 백색 공초점 방식, 분광 간섭 방식, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 측거 센서(36)로서는, 제1 레이저광(L1)과 동축의 센서인 경우, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)의 회로부(19)(도 3 참조)는, 측거 센서(36)에서 취득한 변위 데이터에 기초하여, 집광부(14)가 레이저광 입사면을 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)의 레이저광 입사면과 제1 레이저광(L1)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록, 해당 변위 데이터에 기초하여 집광부(14)가 Z방향을 따라서 이동한다. 이와 같은 측거 센서(36) 및 그 제어(이하, 「추종 제어」라고도 함)에 대해서는, 다른 레이저 가공 헤드에 있어서도 마찬가지이다.

제1 Z축 레일(106A)은 Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 Z축 레일(106A)은 장착부(65)를 매개로 하여 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 장착되어 있다. 제1 Z축 레일(106A)은, 제1 레이저광(L1)의 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제1 Z축 레일(106A)은 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다.

Y축 레일(108)은 Y방향을 따라서 연장되는 레일이다. Y축 레일(108)은 제1 및 제2 Z축 레일(106A, 106B) 각각에 장착되어 있다. Y축 레일(108)은, 제1 레이저광(L1)의 집광점이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. Y축 레일(108)은, 집광점이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. Y축 레일(108)은 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다.

얼라이먼트 카메라(110)는 각종 조정에 이용되는 화상을 취득하는 카메라이다. 얼라이먼트 카메라(110)는 대상물(100)을 촬상한다. 얼라이먼트 카메라(110)는 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 장착된 장착부(65)에 마련되어 있고, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 동기하여 가동한다.

제어부(9)는 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(9)에서는, 메모리 등에 읽혀넣어진 소프트웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되고, 메모리 및 스토리지에 있어서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(9)는 각종 기능을 실현한다.

제어부(9)는 스테이지(107) 및 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 제어한다. 제어부(9)는 스테이지(107)의 회전, 제1 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 제1 레이저광(L1)의 조사, 빔 형상, 및 집광점의 이동을 제어한다. 제어부(9)는 스테이지(107)의 회전량에 관한 회전 정보(이하, 「θ정보」라고도 함)에 기초하여, 각종 제어를 실행 가능하다. θ정보는 스테이지(107)를 회전시키는 구동 장치의 구동량으로부터 취득되어도 되고, 별도의 센서 등에 의해 취득되어도 된다. θ정보는 공지된 다양한 수법에 의해 취득할 수 있다. 여기에서의 θ정보는, 대상물(100)이 0°방향의 위치에 위치할 때의 상태를 기준으로 한 회전 각도를 포함한다.

제어부(9)는 스테이지(107)를 회전시키면서, 대상물(100)에 있어서의 라인(M3)(유효 영역(R)의 둘레 가장자리)을 따른 위치에 집광점을 위치시킨 상태에서, θ정보에 기초하여 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 있어서의 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성시키는 둘레 가장자리 처리를 실행한다. 제어부(9)는 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 제1 레이저광(L1)을 조사시킴과 아울러, 해당 제1 레이저광(L1)의 집광점을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역(E)에 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행한다.

제어부(9)는, 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치(가공 진행 방향으로 인접하는 개질 스폿의 간격)가 일정하게 되도록, 스테이지(107)의 회전, 제1 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 제1 레이저광(L1)의 조사, 그리고 제1 레이저광(L1)의 집광점의 이동 중 적어도 어느 것을 제어한다. 제어부(9)는, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상으로부터, 대상물(100)의 회전 방향의 기준 위치(0°방향의 위치) 및 대상물(100)의 직경을 취득한다. 제어부(9)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 스테이지(107)의 회전축(C) 위까지 Y축 레일(108)을 따라서 이동할 수 있도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)의 이동을 제어한다.

다음으로, 레이저 가공 장치(101)를 이용하여, 대상물(100)에 트리밍 가공을 실시하여, 반도체 디바이스를 취득(제조)하는 방법의 일례에 대해서, 이하에 설명한다.

먼저, 이면(100b)을 레이저광 입사면측으로 한 상태에서 스테이지(107) 상에 대상물(100)을 재치한다. 대상물(100)에 있어서 기능 소자가 탑재된 표면(100a)측은, 지지 기판, 유지재 내지 테이프재가 접착되어 있다.

이어서, 제어부(9)에 의해 둘레 가장자리 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 11의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전하면서, 대상물(100)에 있어서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따른 위치에 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서, θ정보에 기초하여 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 있어서의 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지를 제어한다. 이것에 의해, 도 11의 (b) 및 도 11의 (c)에 나타내지는 바와 같이, 라인(M3)(유효 영역(R)의 둘레 가장자리)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 연장되는 균열을 포함한다.

이어서, 제어부(9)에 의해 제거 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 12의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 있어서 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시켜, 해당 제1 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 Y방향으로 이동시킨다. 스테이지(107)를 90°회전시킨 후, 제거 영역(E)에 있어서 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시켜, 해당 제1 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 Y방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 도 12의 (b)에 나타내지는 바와 같이, Z방향에서 볼 때 제거 영역(E)에 4등분하도록 연장되는 라인을 따라서, 개질 영역(4)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 연장되는 균열을 포함한다. 이 균열은 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 것에 도달해 있어도 되고, 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 것에 도달해 있지 않아도 된다.

그 후, 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 예를 들면 지그 또는 에어에 의해, 개질 영역(4)을 경계로 하여 제거 영역(E)을 제거한다. 도 13의 (c)에 나타내지는 바와 같이, 대상물(100)의 박리면(100h)에 대해서 마무리 연삭, 내지 숫돌 등의 연마재(KM)에 의한 연마를 행한다. 에칭에 의해 대상물(100)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화해도 된다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(100K)가 취득된다.

다음으로, 본 실시 형태의 트리밍 가공에 관하여, 보다 상세하게 설명한다.

대상물(100)은 Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함한다. 대상물(100)은 제1 레이저광(L1)이 투과 가능한 Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함한다. 예를 들면 대상물(100)은, 갈륨 비소(GaAs)를 포함한다. 도 14에 나타내지는 바와 같이, 대상물(100)은 예를 들면 두께가 300㎛의 판 모양을 나타내고, 그 주면(主面)으로서 표면(100a) 및 이면(100b)을 가진다. 대상물(100)은 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼이다. 대상물(100)은 일방의 (110)면에 수직인 제1 결정 방위(K1)와, 타방의 (110)면에 수직인 제2 결정 방위(K2)를 가진다. (110)면은 벽개면이다. 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2)는, 벽개 방향, 즉, 대상물(100)에 있어서 가장 균열이 연장되기 쉬운 방향이다. 제1 결정 방위(K1)와 제2 결정 방위(K2)는, 서로 직교한다. 대상물(100)은 갈륨 비소를 대신하여 혹은 이에 더하여, 인화 인듐(InP)을 포함하고 있어도 된다.

대상물(100)에는, 얼라이먼트 대상(100n)이 마련되어 있다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(100n)은, 대상물(100)의 0°방향의 위치에 대해서 θ방향(스테이지(107)의 회전축(C) 둘레의 회전 방향)으로 일정한 관계를 가진다. 0°방향의 위치란, θ방향에 있어서 기준이 되는 대상물(100)의 위치이다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(100n)은, 외측 가장자리부에 형성된 노치이다. 또한, 얼라이먼트 대상(100n)은 특별히 한정되지 않으며, 대상물(100)의 오리엔테이션 플랫이어도 되고, 기능 소자의 패턴이어도 된다.

대상물(100)에는, 트리밍 예정 라인으로서의 라인(M3)이 설정되어 있다. 라인(M3)은 개질 영역(4)의 형성을 예정하는 라인이다. 라인(M3)은 대상물(100)의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장된다. 여기에서의 라인(M3)은, 둥근 고리 모양으로 연장된다. 라인(M3)은 대상물(100)의 유효 영역(R)과 제거 영역(E)과의 경계에 설정되어 있다. 라인(M3)의 설정은, 제어부(9)에 있어서 행할 수 있다. 라인(M3)은 가상적인 라인이지만, 실제로 그은 라인이어도 된다. 라인(M3)은 좌표 지정된 것이어도 된다.

도 9에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(101)의 제어부(9)는, 취득부(9a), 결정부(9b), 가공 제어부(9c), 및 조정부(9d)를 가지고 있다. 취득부(9a)는 라인(M3)에 관한 라인 정보를 취득한다. 라인 정보는 라인(M3)의 정보, 및 라인(M3)을 따라서 집광점(집광 영역의 일부)(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 해당 이동의 이동 방향(「가공 진행 방향」이라고도 함)에 관한 정보를 포함한다. 예를 들면 가공 진행 방향은, 라인(M3) 상에 위치하는 집광점(P1)을 통과하는 라인(M3)의 접선 방향이다. 취득부(9a)는, 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 기초하여, 라인 정보를 취득할 수 있다. 라인 정보로서는 특별히 한정되지 않고, 그 외의 다양한 정보를 포함하고 있어도 된다.

결정부(9b)는, 취득부(9a)에 의해서 취득된 라인 정보에 기초하여, 라인(M3)을 따라서 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상의 길이 방향의 방향을, 가공 진행 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정한다.

예를 들어 도 15의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 결정부(9b)에서 결정하는 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향인 소정 방향(NH)은, 레이저광 입사면에서 볼 때, 가공 진행 방향(BD)으로부터 반시계 방향으로 45°미만의 각도만큼 회전시킨 방향이다. 예를 들어 도 15의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 소정 방향(NH)은, 레이저광 입사면에서 볼 때, 가공 진행 방향(BD)을 따르는 방향이다. 예를 들어 도 15의 (c)에 나타내지는 바와 같이, 소정 방향(NH)은, 레이저광 입사면에서 볼 때, 가공 진행 방향(BD)으로부터 시계 방향으로 45°미만의 각도만큼 회전시킨 방향이다. 이하, 가공 진행 방향(BD)을 기준으로 한 소정 방향(NH)의 각도를, 「빔 각도(β)」라고 칭한다. 빔 각도(β)는, 레이저광 입사면에서 볼 때, 가공 진행 방향(BD)으로부터 반시계 방향으로 향하는 각도를 양(플러스)의 각도로 하고, 가공 진행 방향(BD)으로부터 시계 방향으로 향하는 각도를 음(마이너스)의 각도로 한다. 또한, 결정부(9b)는, 취득부(9a)에 의해서 취득된 라인 정보에 기초하지 않고, 예를 들면 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 기초하여, 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을 결정해도 된다.

가공 제어부(9c)는 대상물(100)에 대한 레이저 가공의 개시 및 정지를 제어한다. 가공 제어부(9c)는 제1 레이저광(L1)을 조사하면서 라인(M3)을 따라서 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜, 대상물(100)의 내부에 라인(M3)을 따라서 개질 영역(4)을 형성시킨다. 여기에서는, 가공 제어부(9c)는 라인(M3)을 따른 집광점(P1)의 상대적인 이동을 Z방향(대상물(100)의 두께 방향)에 있어서의 집광점(P1)의 위치를 바꾸어 복수 회 반복 실행시켜, Z방향으로 복수 열의 개질 영역(4)을 라인(M3)을 따라서 형성시킨다.

개질 영역(4)의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 하여 실현할 수 있다. 예를 들면, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 있어서, 제1 레이저광(L1)의 조사(출력)의 개시 및 정지(ON/OFF)를 전환함으로써, 개질 영역(4)의 형성과 해당 형성의 정지를 전환하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 레이저 발진기가 고체 레이저로 구성되어 있는 경우, 공진기 내에 마련된 Q 스위치(AOM(음향 광학 변조기), EOM(전기 광학 변조기) 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기가 파이버 레이저로 구성되어 있는 경우, 시드 레이저, 앰프(여기용) 레이저를 구성하는 반도체 레이저의 출력의 ON/OFF가 전환됨으로써, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기가 외부 변조 소자를 이용하고 있는 경우, 공진기 밖에 마련된 외부 변조 소자(AOM, EOM 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 제1 레이저광(L1)의 조사의 ON/OFF가 고속으로 전환된다.

혹은, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 하여 실현해도 된다. 예를 들면, 셔터 등의 기계식 기구를 제어하는 것에 의해서 제1 레이저광(L1)의 광로를 개폐하고, 개질 영역(4)의 형성과 해당 형성의 정지를 전환해도 된다. 제1 레이저광(L1)을 CW광(연속파)으로 전환함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 된다. 반사형 공간 광 변조기(34)의 액정층에, 제1 레이저광(L1)의 집광 상태를 개질할 수 없는 상태로 하는 패턴(예를 들면, 레이저 산란시키는 새틴(satin) 모양의 패턴)을 표시함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 된다. 어테뉴에이터 등의 출력 조정부를 제어하여, 개질 영역이 형성되지 않게 제1 레이저광(L1)의 출력을 저하시킴으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 된다. 편광 방향을 전환함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 된다. 제1 레이저광(L1)을 광축 이외의 방향으로 산란시켜(날려 버려) 컷 함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 된다.

가공 제어부(9c)는 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에, 빔 형상(71)의 길이 방향과 동일한 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을, 라인(M3)을 따라서 복수 발생시킨다. 조사 자국의 형상은, 빔 형상(71)에 대응한다. 조사 자국의 방향은, 빔 형상(71)의 방향과 나란하고 있다. 조사 자국의 형상은, 빔 형상(71)과 상사(相似)한 형상이어도 된다. 이와 같은 조사 자국을 발생시키는 경우의 가공 조건으로서는, 공지된 지견 등에 의해 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 조사 자국을 발생시키는 경우의 가공 조건으로서, 빔 형상(71)의 제1 레이저광(L1)의 출력을 일정 출력 이상으로 하고, 그 집광점(P1)을 반대면(표면(100a))으로부터 내측으로 일정 거리 이하의 위치(반대면의 근방)에 위치시키는 조건을 들 수 있다.

가공 제어부(9c)는, 라인(M3)의 일부를 따라서, 개질 영역(4)으로부터 연장되는 균열이 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 이르도록, 해당 개질 영역(4)을 형성시킨다. 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 이르는 균열을, 이하, BHC(Bottom side half-cut)라고도 칭한다. 라인(M3)의 일부를 따라서 BHC를 발생시키는 것에는, 라인(M3)을 따라서 단속(斷續)적으로 BHC를 발생시키는 것, 및 라인(M3)의 일부분을 따라서 BHC를 발생시키는 것 중 적어도 어느 것을 포함한다. 라인(M3)의 일부를 따라서 BHC를 발생시키는 경우의 레이저 가공 조건으로서는, 공지된 지견 등에 의해 적절하게 설정할 수 있다.

가공 제어부(9c)는, 라인(M3)을 따라서, Z방향으로 복수 열의 개질 영역(4)을, Z방향에 있어서 대상물(100)의 전역을 개질 영역(4)이 차지하도록 형성시킨다. 복수 열의 개질 영역(4)을 Z방향에 있어서 대상물(100)의 전역을 개질 영역(4)이 차지하도록 형성하는 것을, 이하, 간단하게 「전면 개질」이라고도 칭한다. 전면 개질하는 경우에는, Z방향으로 인접하는 한 쌍의 개질 영역(4)이 중첩되거나, Z방향으로 인접하는 한 쌍의 개질 영역(4) 사이에 틈새가 없거나, 혹은, 해당 틈새가 있어도 틈새량이 약간(일정 거리 이하)이다. 전면 개질의 경우에는, 가장 레이저광 입사면측의 개질 영역(4)과 해당 레이저광 입사면과의 사이의 틈새량이 약간(일정 거리 이하)이다. 전면 개질하는 경우에는, 가장 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면측의 개질 영역(4)과 해당 반대면과의 사이의 틈새량이 약간(일정 거리 이하)이다. 일정 거리는 예를 들면 50㎛ 정도이며, 일례로서 52㎛이다. 전면 개질하는 경우에는, 대상물(100)을 절단(트리밍 가공)한 후의 절단면에, 개질 영역(4)이 전면적으로 형성된다.

전면 개질하는 경우, 가장 레이저광 입사면측에 개질 영역(4)을 형성할 때, Z방향에 있어서 대상물(100)의 해당 레이저광 입사면으로부터 13㎛ 이내의 내부 위치에 집광점(P1)을 위치시킨다. 전면 개질하는 경우, 가장 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면측에 개질 영역(4)을 형성할 때, Z방향에 있어서 대상물(100)의 해당 반대면으로부터 13㎛ 이내의 내부 위치에 집광점(P1)을 위치시킨다. 전면 개질하는 경우, Z방향으로 인접하는 한 쌍의 개질 영역(4) 중, 일방의 개질 영역(4)을 형성할 때의 집광점(P1)의 위치와 타방의 개질 영역(4)을 형성할 때의 집광점(P1)의 위치와의 간격은, Z방향에 있어서 13㎛ 이내의 간격이다. 전면 개질하는 경우에 있어서의 집광점(P1)의 위치에 관한 해당 조건은, 제1 레이저광(L1)의 파장, 펄스 폭 및 출력에 의하지 않는다.

가공 제어부(9c)는, 개질 영역(4)으로부터 연장되는 균열이 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 해당 개질 영역(4)을 형성시킨다. 균열이 레이저광 입사면에 이르지 않도록 개질 영역(4)을 형성하는 경우는, 예를 들면, 개질 영역(4)을 형성하는 것만에 의해서는, 레이저광 입사면에 이르는(노출되는) 균열이 발생하지 않는 경우이다. 균열이 레이저광 입사면에 이르지 않도록 개질 영역(4)을 형성하는 경우에는, 예를 들면, 그 후에 외부 응력 등을 가하는 것에 의해, 레이저광 입사면에 이르는 균열이 발생해도 된다. 균열이 레이저광 입사면에 이르지 않도록 개질 영역(4)을 형성하는 경우의 레이저 가공 조건으로서는, 공지된 지견 등에 의해 적절하게 설정할 수 있다.

조정부(9d)는, 반사형 공간 광 변조기(34)를 제어하는 것에 의해, 빔 형상(71)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 가공 제어부(9c)에 의해서 개질 영역(4)을 형성시키는 경우에, 결정부(9b)에서 결정한 소정 방향(NH)으로 되도록, 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을 조정한다. 바꿔말하면, 조정부(9d)는, 가공 제어부(9c)에 의해서 개질 영역(4)을 형성시키는 경우에, 빔 각도(β)가 -45°보다도 크고 45°보다도 작게 되도록, 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을 조정한다.

본 실시 형태의 트리밍 가공에서는, 먼저, 취득부(9a)에 의해, 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 기초하여, 라인 정보를 취득한다. 취득된 라인 정보에 기초하여, 결정부(9b)에 의해, 라인(M3)을 따라서 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을, 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향(NH)으로서 결정한다(결정 공정).

이어서, 스테이지(107)를 회전시켜, 대상물(100)을 0°방향의 위치에 위치시킨다. 집광점(P1)이 트리밍 소정 위치에 위치하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108) 및 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 트리밍 소정 위치는, 대상물(100)에 있어서의 라인(M3) 상의 소정 위치이다. 이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 측거 센서에 의한 이면(100b)의 추종을 개시한다. 또한, 측거 센서의 추종 개시 전에, 집광점(P1)의 위치가 측거 센서의 측장 가능 범위 내인 것을 미리 확인한다.

스테이지(107)의 회전 속도가 일정(등속)하게 된 시점에서, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 제1 레이저광(L1)의 조사를 개시한다. 이때, 빔 형상(71)이 길이 방향을 가지도록 제1 레이저광(L1)을 반사형 공간 광 변조기(34)에 의해 성형한다(성형 공정). 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하고, 라인(M3)을 따라서 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성한다(가공 공정). 가공 공정에서는, 개질 영역(4)을 형성하고, 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에, 빔 형상(71)의 길이 방향과 동일한 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을, 라인(M3)을 따라서 복수 발생시킨다. 가공 공정에 의해서 개질 영역(4)을 형성하는 경우에, 조정부(9d)에 의해, 결정 공정에서 결정한 소정 방향(NH)으로 되도록 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을 조정한다. 즉, 가공 공정에 있어서의 빔 각도(β)는, -45°보다도 크고 45°보다도 작게 되는 각도로 고정되어 있다.

가공 공정에서는, 트리밍 소정 위치의 Z방향 위치를 바꾸어, 상술한 라인(M3)을 따른 개질 영역(4)의 형성을 반복해서 행한다. 이것에 의해, Z방향으로 복수 열의 개질 영역(4)을 라인(M3)을 따라서 형성한다. 가공 공정에서는, 라인(M3)의 일부를 따라서 BHC가 발생하도록, 복수 열의 개질 영역(4)을 형성한다. 가공 공정에서는, 전면 개질하도록 복수 열의 개질 영역(4)을 형성한다. 가공 공정에서는, 개질 영역(4)으로부터 연장되는 균열이 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 복수 열의 개질 영역(4)을 형성한다.

가공 공정에 있어서의 레이저 가공 조건의 예로서, 제1 레이저광(L1)의 파장은 1099nm, 펄스 폭은 45nsec, 가공 속도는 700mm/sec, 주파수는 60kHz, 가공 에너지는 10μJ, 집광 보정은 있음, 펄스 피치는 11.7㎛, Z방향에 있어서의 개질 영역(4)의 열수는 7열이다. 또한, 레이저 파장은 1064nm 이상이어도 된다. 펄스 폭은 60nsec 이하여도 된다. 가공 에너지는 5~20μJ이어도 된다. 집광 보정은 반사형 공간 광 변조기(34)에 의한 보정이어도 되고, 보정환 렌즈에 의한 보정이어도 된다. 펄스 피치는 5~15㎛이어도 된다.

이어서, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 있어서, 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 스테이지(107)를 일정 각도 회전시킨 후에, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 있어서, 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이 가공을 반복해서 행하여, Z방향에서 볼 때 제거 영역(E)을 나누도록 연장되는 라인을 따라서, 제거 영역(E)에 개질 영역(4)을 형성한다. 그 후, 도 16에 나타내지는 바와 같이, 대상물(100)을 유지재(HJ) 상에 배치한 상태에서, 라인(M3)의 일부를 따라서 발생하고 있는 BHC를 경계로 하여 대상물(100)이 벌어지도록 대상물(100)에 응력을 인가하여, 라인(M3)을 따라서 대상물(100)을 절단한다(절단 공정). 이것에 의해, 대상물(100)의 제거 영역(E)이 제거되어 이루어지는 웨이퍼(W1)가 형성된다.

웨이퍼(W1)는 Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 판 모양의 물체이다. 웨이퍼(W1)는 레이저광 입사면에 대응하는 이면(100b)(제1 면)과, 그 반대측인 반대면에 대응하는 표면(100a)(제2 면)을 가진다. 도 24에 나타내지는 바와 같이, 두께 방향에서 볼 때, 표면(100a)에는, 길이 방향을 가지는 형상의 일부분으로서 표면(100a)의 외측 가장자리(GE)와 중첩되는 형상의 조사 자국(SK1)이, 외측 가장자리(GE)를 따라서 복수 형성되어 있다. 예를 들면 조사 자국(SK1)의 형상은, 타원 형상(빔 형상(71) 및 조사 자국(SK)에 대응하는 형상)에 있어서의 길이 방향의 일방측의 일부분의 형상이다. 조사 자국(SK1)의 형상은, 외측 가장자리(GE)에 의해 획정된 형상이다. 조사 자국(SK1)의 길이 방향의 방향은, 외측 가장자리(GE)의 접선 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향(NH)이다.

이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 빔 형상(71)이 길이 방향을 가지도록 제1 레이저광(L1)을 성형하고, 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 발생하는 조사 자국의 형상도, 빔 형상(71)과 마찬가지의 길이 방향을 가지는 형상으로 한다. 그리고, 가공 진행 방향(BD)과 빔 형상(71)의 길이 방향과의 사이의 각도(빔 각도(β)의 절대값)를 45°보다도 작은 각도로 하여 빔 형상(71)의 길이 방향을 가공 진행 방향(BD)을 따르게 하고, 조사 자국의 길이 방향도 가공 진행 방향(BD)을 따르게 한다.

이것에 의해, 조사 자국의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)과 직교하는 경우(또는 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 45°이상인 경우)에 비해, 조사 자국이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도를 적게 할 수 있다. 조사 자국에 대해서, 가공 진행 방향과 직교하는 방향의 치수를, 가공 진행 방향을 따르는 방향의 치수보다도 작게 할 수 있다. 조사 자국이 유효 영역(R)에 주는 데미지를 적게 할 수 있다. 따라서, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물(100)을 트리밍 가공하는 경우에 있어서, 해당 대상물(100)에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 라인(M3)의 일부를 따라서 BHC가 발생하도록 개질 영역(4)을 형성한다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물(100)을 트리밍 가공하는 경우에, 라인(M3)을 따라서 해당 대상물(100)을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 라인(M3)을 따라서, 복수 열의 개질 영역(4)을 전면 개질하도록 형성한다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물(100)을 트리밍 가공하는 경우에, 라인(M3)을 따라서 해당 대상물(100)을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 개질 영역(4)으로부터 연장되는 균열이 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 해당 개질 영역(4)을 형성한다. 이것에 의해, Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물(100)을 트리밍 가공하는 경우에, 라인(M3)을 따라서 해당 대상물(100)을 정밀도 좋게 절단하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 대상물(100)은 갈륨 비소를 포함한다. 대상물(100)이 갈륨 비소를 포함하는 경우, 트리밍 가공의 결과, 대상물(100)의 반대면에 조사 자국이 발생할 수 있기 때문에, 해당 대상물(100)에 생기는 조사 자국의 악영향을 억제하는 상기 효과는 유효하다. 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법은, 조사 자국이 생기는 갈륨 비소를 포함하는 대상물(100)의 레이저 가공에, 특히 유효하다.

본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 반사형 공간 광 변조기(34)를 제어하는 것에 의해, 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을 조정한다. 이것에 의해, 빔 형상(71)의 길이 방향의 방향을 확실하게 조정할 수 있다.

본 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 가공 공정 후, BHC를 경계로 하여 대상물(100)이 벌어지도록 대상물(100)에 응력을 인가하여, 라인(M3)을 따라서 대상물(100)을 절단한다. 이 경우, 라인(M3)을 따른 대상물(100)의 절단을 구체적으로 실현할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 조사 자국(SK1)의 악영향이 억제된 웨이퍼(W1)를 제공하는 것이 가능하게 된다.

추가로, 본 실시 형태에서는, 길이 방향을 가지는 형상의 빔 형상(71)에 따른 제1 레이저광(L1)을 조사하고, 또한, 개질 영역(4)을 전면 개질하도록 형성함으로써, 레이저광 입사면의 반대면에 발생하는 조사 자국의 형상을 빔 형상(71)과 마찬가지의 길이 방향을 가지는 형상으로 하는 것이, 효과적으로 실현되어 있다.

도 17은 조사 자국(SK)의 형상과 데미지 억제의 효과와 절단 가부와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도면 중의 조사 자국(SK)을 포함하는 사진도는, 가공 공정 후이면서 절단 전의 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면의 반대면을 확대율 50배로 촬상하여 이루어지는 도면이다(이하의 조사 자국(SK)의 사진도에 있어서 마찬가지). 도 17에 나타내지는 바와 같이, 빔 형상(71)이 길이 방향을 가지는 형상이며, 빔 각도(β)가 0°인 경우, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르고 있고, 조사 자국(SK)이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도가 적고, 데미지 억제의 효과도 높다(도면 중의 「○」). 또한, 빔 형상(70)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르기 때문에, 가공 진행 방향(BD)을 따라서 균열이 진전하기 쉽다고 상정할 수 있어, 라인(M3)을 따른 절단이 가능하게 된다(도면 중의 「○」).

한편, 빔 형상(71)이 길이 방향을 가지는 형상이며, 빔 각도(β)가 60° 및 -60°인 경우, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르지 않고, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)으로부터 어긋나 있다. 이 경우, 조사 자국(SK)이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도가 적지 않아, 데미지 억제의 효과도 충분히 얻어지지 않는 결과가 된다(도면 중의 「△」). 또한, 빔 형상(71)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르고 있지 않기 때문에, 가공 진행 방향(BD)을 따른 균열의 신장이 불충분하게 된다고 상정할 수 있어, 라인(M3)을 따른 절단이 불가능하게 된다(도면 중의 「×」).

또한, 빔 형상(71)이 진원 형상인 경우에 있어서도, 조사 자국(SK)이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도가 적지 않아, 데미지 억제의 효과도 충분히 얻어지지 않는 결과가 된다(도면 중의 「△」). 또한, 빔 형상(71)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르는 것도 아니기 때문에, 가공 진행 방향(BD)을 따른 균열의 신장이 불충분하게 된다고 상정할 수 있어, 라인(M3)을 따른 절단이 불가능하게 된다(도면 중의 「×」).

도 18, 도 19, 도 20 및 도 21은, 빔 각도(β)마다의 조사 자국(SK) 및 단면 상태의 예를 나타내는 도면이다. 도면 중에 있어서, 단면 상태는, 절단 후의 대상물(100)을 0°방향의 위치에서 촬영한 사진도이다(이하의 단면 상태에서 마찬가지). 도 18에 나타내지는 바와 같이, 빔 각도(β)가 -75, -60° 및 -45°인 경우, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르지 않고, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)으로부터 어긋나 있어, 조사 자국(SK)이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도가 적지 않은 것을 알 수 있다. 또한 이 경우, 라인(M3)을 따른 절단이 가능하지 않은 것을 알 수 있다(도면 중의 「절단되지 않음」).

도 19 및 도 20에 나타내지는 바와 같이, 빔 각도(β)가 -30, -15°, 0°, 15° 및 30°인 경우, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르고 있어, 조사 자국(SK)이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도가 적은 것을 알 수 있다. 또한 이 경우, 라인(M3)을 따른 절단이 가능하게 되어 있어, 도면 중에 나타내지는 바와 같이, 절단면에 있어서 전면 개질된 복수 열의 개질 영역(4)을 확인할 수 있다.

도 20 및 도 21에 나타내지는 바와 같이, 빔 각도(β)가 45°, 60°, 75° 및 90°인 경우, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)을 따르지 않고, 조사 자국(SK)의 길이 방향이 가공 진행 방향(BD)으로부터 어긋나 있어, 조사 자국(SK)이 유효 영역(R)의 내측으로 들어가는 정도가 적지 않은 것을 알 수 있다. 또한 이 경우, 라인(M3)을 따른 절단이 가능하지 않은 것을 알 수 있다(도면 중의 「절단되지 않음」).

도 22의 (a), 도 22의 (b) 및 도 23은, 빔 형상(71) 및 전면 개질과 절단 가부와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도면 중의 레이저 가공의 레이저 가공 조건으로서, 제1 레이저광(L1)의 파장은 1099nm, 펄스 폭은 45nsec, 가공 속도는 720mm/sec, 주파수는 60kHz, 펄스 피치는 12㎛이다. 도면 중의 집광 위치는, 대상물(100)의 레이저광 입사면을 기준으로 한 집광점(P1)의 Z방향에 있어서의 위치이다. 타원 빔이 없음인 경우에는, 빔 형상(71)이 진원이며, 타원 빔이 있음인 경우에는, 빔 형상(71)이 타원이다. Power는, 제1 레이저광(L1)의 출력이다. HC 상태가 미발생이란, 개질 영역(4)으로부터 연장되는 균열이 대상물(100)에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 해당 개질 영역(4)이 형성되어 있는 것을 의미한다. BHC 상태가 미발생이란, BHC가 발생하고 있지 않은 것을 의미하며, BHC 상태가 30% 발생이란, 라인(M3)의 30%의 부분(일부)을 따라서 BHC가 발생하도록 개질 영역(4)이 형성되어 있는 것을 의미한다.

빔 형상(71)이 타원이 아닌 도 22의 (a)의 레이저 가공 조건의 경우, BHC가 미발생이며, 라인(M3)을 따른 절단이 불가능하게 되는 것을 알 수 있다(도면 중의 「×」). 도 22의 (b)의 레이저 가공 조건의 경우, BHC가 라인(M3)의 일부를 따라서 발생하고, 라인(M3)을 따른 절단이 확실하게 가능하게 되는 것을 알 수 있다(도면 중의 「◎」). 레이저광 입사면측에서 개질 영역(4)을 형성하지 않은 도 23의 레이저 가공 조건의 경우, BHC가 라인(M3)의 일부를 따라서 발생하지만, 라인(M3)을 따른 절단이 용이하지 않은 것을 알 수 있다(도면 중의 「△」).

레이저 가공 장치(101)에 있어서, 반사형 공간 광 변조기(성형부)(34), 결정부(9b), 가공 제어부(9c) 및 조정부(9d)는, 가공부를 구성한다. 또한, 가공부는 특별히 한정되지 않는다. 가공부는 라인(M3)을 따라서 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시키고, 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국(SK)을 발생시킴과 아울러, 라인(M3)을 따라서 집광점(P1)을 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을 소정 방향(NH)으로서 결정하고, 결정한 소정 방향(NH)으로 되도록 조사 자국(SK)의 길이 방향의 방향을 조정하는 것이면, 다양한 기기 내지 장치 등으로 구성되어 있어도 된다.

이상, 본 개시의 일 양태는, 상술한 실시 형태로 한정되지 않는다.

상술한 실시 형태는, 조사부로서 복수의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 된다. 상술한 실시 형태에서는, 라인(M3)의 일부를 따라서 BHC를 발생시키고 있지만, BHC를 발생시키지 않아도 되고, 라인(M3) 전체를 따라서 BHC를 발생시켜도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 성형부로서 반사형 공간 광 변조기(34)를 채용했지만, 성형부는 공간 광 변조기로 한정되지 않고, 다양한 장치 또는 광학계를 채용해도 된다. 예를 들면, 성형부로서, 타원 빔 광학계, 슬릿 광학계 또는 비점수차 광학계를 채용해도 된다. 또한, 그레이팅 패턴 등을 변조 패턴에 이용하여, 집광점을 분기시켜 2점 이상의 집광점을 조합하는 것에 의해, 길이 방향을 가지는 빔 형상(71)을 작성해도 된다. 또한, 편광을 이용하는 것에 의해, 길이 방향을 가지는 빔 형상(71)을 작성해도 되고, 편광 방향을 회전시키는 방법은, 예를 들면 1/2λ 파장판을 회전시킴으로써 실현할 수 있다. 또한, 공간 광 변조기는 반사형의 것으로 한정되지 않고, 투과형의 공간 광 변조기를 채용해도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 가공 제어부(9c)에 의해 제1 레이저광(L1) 또는 그 광학계를 제어함으로써, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지를 전환했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 공지된 다양한 기술을 이용하여, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지의 전환을 실현해도 된다. 예를 들면, 대상물(100) 상에 직접 마스크를 마련하여 제1 레이저광(L1)을 차광함으로써, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지를 전환해도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 대상물(100)의 종류, 대상물(100)의 형상, 대상물(100)의 사이즈, 대상물(100)이 가지는 결정 방위의 수 및 방향, 그리고 대상물(100)의 주면의 면 방위는 특별히 한정되지 않는다. 상술한 실시 형태에서는, 라인(M3)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상술한 실시 형태에서는, 대상물(100)은 결정 구조를 가지는 결정 재료를 포함하여 형성되어 있어도 되고, 이것을 대신하여 혹은 이에 더하여, 비결정 구조(비정질 구조)를 가지는 비결정 재료를 포함하여 형성되어 있어도 된다. 결정 재료는 이방성 결정 및 등방성 결정 중 어느 것이어도 된다. 예를 들면 대상물(100)은 질화 갈륨(GaN), 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), LiTaO₃, 다이아몬드, GaOx, 사파이어(Al₂O₃), 갈륨 비소, 인화 인듐, 유리, 및 무알칼리 유리 중 적어도 어느 것으로 형성된 기판을 포함하고 있어도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저광 입사면으로 했지만, 대상물(100)의 표면(100a)을 레이저광 입사면으로 해도 된다. 상술한 실시 형태에서는, 개질 영역(4)은 예를 들면 대상물(100)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역, 또는 게터링 영역이어도 된다. 결정 영역은 대상물(100)의 가공 전의 구조를 유지하고 있는 영역이다. 재결정 영역은, 일단은 증발, 플라즈마화 혹은 용융한 후, 재응고될 때에 단결정 혹은 다결정으로서 응고된 영역이다. 게터링 영역은 중금속 등의 불순물을 모아서 포획하는 게터링 효과를 발휘하는 영역이며, 연속적으로 형성되어 있어도 되고, 단속적으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 예를 들어 가공 장치는, 어브레이전 등의 가공에 적용되어도 된다.

상술한 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치는, 취득부(9a)는 구비하지 않아도 된다. 상술한 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 라인 정보를 취득하는 공정(정보 취득 공정)을 포함하지 않아도 된다. 이 경우, 예를 들면 레이저 가공을 행하는 대상물(100) 등이 미리 정해져 있고, 라인 정보가 미리 기억되어 있어도 된다. 상술한 실시 형태에서는, 대상물(100)의 두께 방향으로 복수 열의 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 복수 열의 개질 영역(4) 중 적어도 어느 것을 형성할 때에, 빔 형상(71)을 길이 방향을 가지는 형상으로 함과 아울러 해당 길이 방향의 방향을 소정 방향(NH)으로 하고, 그리고/또는, 레이저광 입사면의 반대면에 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국(SK)을 형성함과 아울러 해당 길이 방향의 방향을 소정 방향(NH)으로 해도 된다. 예를 들면, 가장 반대면측의 개질 영역(4)을 형성할 때에, 빔 형상(71) 및/ 조사 자국(SK)을 타원 형상으로 하고 또한 그 길이 방향의 방향을 소정 방향(NH)으로 해도 된다.

상술한 실시 형태 및 변형예에 있어서의 각 구성에는, 상술한 재료 및 형상으로 한정되지 않고, 다양한 재료 및 형상을 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태 또는 변형예에 있어서의 각 구성은, 다른 실시 형태 또는 변형예에 있어서의 각 구성에 임의로 적용할 수 있다.

1, 101…레이저 가공 장치 4…개질 영역
9…제어부 9a…취득부
9b…결정부 9c…가공 제어부
9d…조정부 10A…제1 레이저 가공 헤드(조사부)
10B…제2 레이저 가공 헤드(조사부) 10C…제3 레이저 가공 헤드(조사부)
10D…제4 레이저 가공 헤드(조사부) 34…반사형 공간 광 변조기(성형부)
71…빔 형상(집광 영역의 일부의 형상)
100…대상물 100a…표면(반대면, 제2 면)
100b…이면(레이저광 입사면, 제1 면)
107…스테이지(지지부)
BD…가공 진행 방향(집광 영역의 일부의 이동 방향)
L1…제1 레이저광(레이저광) L2…제2 레이저광(레이저광)
M3…라인 NH…소정 방향
P1…집광점(집광 영역의 일부) SK, SK1…조사 자국
W1…웨이퍼

Claims (14)

1. Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
   상기 대상물을 지지하는 지지부와,
   상기 지지부에 의해서 지지된 상기 대상물에 상기 레이저광을 조사하는 조사부와,
   상기 지지부 및 상기 조사부를 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 조사부는,
   상기 레이저광의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 상기 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 상기 레이저광을 성형하는 성형부를 가지고,
   상기 제어부는,
   상기 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 상기 길이 방향의 방향을, 상기 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하는 결정부와,
   상기 라인을 따라서, 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 상기 개질 영역을 형성시키고, 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 상기 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공 제어부와,
   상기 가공 제어부에 의해서 상기 개질 영역을 형성시키는 경우에, 상기 결정부에서 결정한 상기 소정 방향으로 되도록 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 조정부를 가지는 레이저 가공 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가공 제어부는, 상기 라인의 일부를 따라서, 상기 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 이르도록, 상기 개질 영역을 형성시키는 레이저 가공 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가공 제어부는, 상기 라인을 따라서, 상기 대상물의 두께 방향으로 복수 열의 상기 개질 영역을, 상기 두께 방향에 있어서 상기 대상물의 전역을 상기 개질 영역이 차지하도록 형성시키는 레이저 가공 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가공 제어부는, 상기 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 상기 개질 영역을 형성시키는 레이저 가공 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대상물은 갈륨 비소를 포함하는 레이저 가공 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 성형부는 공간 광 변조기를 포함하고,
   상기 조정부는, 상기 공간 광 변조기를 제어하는 것에 의해, 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 레이저 가공 장치.
7. Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서,
   상기 레이저광의 광축에 수직인 면 내에 있어서의 상기 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 상기 레이저광을 성형하는 성형 공정과,
   상기 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 상기 길이 방향의 방향을, 상기 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하는 결정 공정과,
   상기 라인을 따라서, 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 상기 개질 영역을 형성하고, 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 상기 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공 공정과,
   상기 가공 공정에 의해서 상기 개질 영역을 형성하는 경우에, 상기 결정 공정에서 결정한 상기 소정 방향으로 되도록 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 조정 공정을 구비하는 레이저 가공 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 가공 공정에서는, 상기 라인의 일부를 따라서, 상기 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 이르도록, 상기 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 가공 공정 후, 상기 반대면에 이르는 균열을 경계로 하여 상기 대상물이 벌어지도록 상기 대상물에 응력을 인가하여, 상기 라인을 따라서 상기 대상물을 절단하는 절단 공정을 구비하는 레이저 가공 방법.
10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 공정에서는, 상기 라인을 따라서, 상기 대상물의 두께 방향으로 복수 열의 상기 개질 영역을, 상기 두께 방향에 있어서 상기 대상물의 전역을 상기 개질 영역이 차지하도록 형성하는 레이저 가공 방법.
11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 공정에서는, 상기 개질 영역으로부터 연장되는 균열이 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면에 이르지 않도록, 상기 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법.
12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상물은 GaAs를 포함하는 레이저 가공 방법.
13. Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 대상물을 지지하는 지지부와,
    상기 지지부에 의해서 지지된 상기 대상물에 상기 레이저광을 조사하는 조사부와,
    상기 지지부 및 상기 조사부를 제어하여, 상기 대상물의 외측 가장자리의 내측에 있어서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시켜 상기 개질 영역을 형성시키고, 상기 대상물에 있어서의 레이저광 입사면과는 반대측인 반대면에 길이 방향을 가지는 형상의 조사 자국을 발생시키는 가공부를 구비하고,
    상기 가공부는,
    상기 라인을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 상기 길이 방향의 방향을, 상기 집광 영역의 일부의 이동 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향으로서 결정하고,
    결정한 상기 소정 방향으로 되도록 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 레이저 가공 장치.
14. Ⅲ-V족 화합물 반도체를 포함하는 판 모양의 웨이퍼로서,
    제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 가지고,
    두께 방향에서 볼 때, 상기 제2 면에는, 길이 방향을 가지는 형상의 일부분으로서 상기 제2 면의 외측 가장자리와 중첩되는 형상의 조사 자국이, 상기 외측 가장자리를 따라서 복수 형성되고,
    두께 방향에서 볼 때, 상기 길이 방향의 방향은, 상기 외측 가장자리의 접선 방향과의 사이의 각도가 45°보다도 작은 각도로 되는 소정 방향인 웨이퍼.

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